聚丙烯裝置催化劑預接觸罐(D201)溫度控制改造方案延煉100k t/a聚丙烯裝置催化劑預接觸罐溫度控制改造

崔永安

陜西延長石油（集團）有限責任公司延安煉油廠 陜西延安 727406

一、概述

1.裝置概述

陜西延長石油（集團）有限責任公司延煉聚丙烯裝置是由中石化工程建設公司（SEI）設計建設，于2005年5月31日一次試車成功。聚丙烯項目是延安煉油廠從單一燃料型煉油企業向高附加值的燃料化工型過渡的標志性工程。裝置采用國產化第二代雙環管液相本體聚合工藝技術，使用Z-N型催化劑，設計生產時間8000h/a，可生產10萬噸聚丙烯粒料，共計26種均聚物牌號。

2.D201系統簡介

CAT（主催化劑）在D201（三劑預接觸罐）里被助催化劑TEAL（三乙基鋁）和DONOR（給電子體）活化，D201容積為3L。

CAT、DONOR和TEAL分別由各自的計量泵（P108A/B、P104A/B和P101A/B）送入D201。其中DONOR和TEAL供料在進入D201前短暫混合，TEAL殺死DONOR中的毒物，防止其使CAT中毒，以確保CAT活性；CAT則通過另一條管線進入D201。三劑在D201中通過A201（磁耦合攪拌器）充分混合后溢流進入Z203A/B（在線混合器），三劑混合物與10℃的冷丙烯在Z203A/B中混合后通過Z211A/B線進入R200（預聚合反應器）中進行預聚合反應。

D201操作壓力為3.4MPa左右，操作溫度為10±2℃，其溫度控制是通過控制夾套冷凍水流量來實現，由P203（D201夾套水循環泵）提供循環動力。

二、D201溫度高對生產的影響

聚丙烯裝置的主催化劑是由催化劑粉末、白油及凡士林脂混合配制而成的，在D106（催化劑分散罐）中攪拌均勻并最終控制在10℃。控制在10℃的原因為確保配制好的催化劑以膏狀均勻向反應系統供料；如催化劑溫度過高，油、脂混合物就會由均勻膏狀變為不均勻的液態，從而造成催化劑沉降。

D201作為三種催化劑的預接觸罐，其作用是使三種催化劑在其中混合均勻的同時主催化劑被助催化劑活化。如果溫度過高，主催化劑會在D201中沉降，導致Z203A/B堵塞中斷反應以及催化劑供給不均聚合反應波動等不良影響，直接影響裝置的連續、平穩、高效運行。

三、D201系統夏季時溫度高的原因分析

1.原始設計

根據原始設計，D201的溫度是由回路TIC211控制P203入口冷凍水補給量（即調節閥TV211的開度）來控制在10℃的。

2.D201系統夏季溫度高原因分析

（1）調節閥TV211安裝位置欠妥

原始設計中，調節閥TV211安裝在P203的進口位置。但根據離心泵的特性可知，如果使用進口閥來調節泵的流量，在轉速一定的條件下，可能導致水量不足，管道不能滿水，則可能出現一定的真空度，如此一來，泵出口壓力、流量均無法保證。

（2）冷凍水逆流短路

D201系統的冷凍水上水來自P601A/B（冷凍水泵），P601A/B出口壓力為0.6MPa左右，而P203出口壓力約為0.3MPa。在TV211關小的情況下，由于P601A/B出口壓力高于P203出口壓力，有可能導致冷凍水不經過P203逆流進入P203回水流程，逆流冷凍水與P203出口冷凍水在管線中互相影響，造成D201系統溫度控制困難。

四、工藝管線改造

根據對D201夏季溫度難以控制的原因分析，我們在2014年3月的裝置搶修中對該系統管線進行了兩處改造，即將調節閥TV211移位至P203出口以及給P203回水管線增加一臺單向閥。改造前后流程見圖1。

圖1 D201溫控系統改造前/后流程圖

五、改造效果

1.數據對比

由于改造是在2014年裝置搶修中完成，故選取改造前后兩年（2013、2014年）7月相同時段的溫度數據作直觀對比，見表1。

表12013 、2014年7月D201溫度（16:00）對比表單位：℃

注：時間選擇為該兩年生產情況較為相似的7月1至24日16:00作對比，數據均采自延安煉油廠《10萬噸/年聚丙烯裝置內操臺賬記錄》

2.結論

將表1中數據轉換為圖標作對比，更加直觀，見圖2。

圖2 2013 、2014年7月D201溫度（16:00）對比圖

圖中上部曲線為2013年7月1～24日16:00時D201溫度，下部曲線為2014年同時段D201溫度，由表1數據明顯得出：經過工藝管線改造后，催化劑預接觸罐（D201）溫度控制得到了明顯改善，已達到預期要求，有效解決了在夏季因D201溫度控制不穩引起的聚合反應波動問題，確保了裝置的安全平穩運行。

[1]《延安煉油廠10萬噸/年聚丙烯裝置操作規程》

[2]洪定一,聚丙烯—原理、工藝與技術.中國石化出版社,2005.

[3]黃希賢,曹占友,泵操作與維修技術問答（第二版）.中國石化出版社,2001.